多用时间控制器(90403118).docVIP

开放实验项目 基于Multisim10.0的多用时间控制器设计 学院： 电子信息工程学院 专业： 自动化 班级： 090402 学号： 090402117 姓名： 王帆 3.11多用时间控制器 一、设计任务 本课题应含数字钟，设计一个可在一天24小时内任意分钟时刻设置存储记忆，并在时钟走到设置时间时输出控制信号，对多路（例如四路）用电器进行开关控制。按照上述要求设计自动打铃器，在上下课时间打铃，铃响时间延续6秒。 二设计的技术指标 1.走时精度，每日误差≤1秒。 2.启动控制时间误差不超过1分钟 3.控制时间可以任意设置（如铃响时间6秒，音乐声30秒，电饭锅30分） （三）设计原理与步骤 1.原理框图如图3.11.1所示 根据设计要求，本系统应由时基电路、时间显示电路以及时间存储与驱动控制电路三部分构成，框图中用虚线分开。 图3.11.1 系统原理框图 时基电路由多谐振荡器和分频器组成，其输出为“分钟”脉冲信号，分别送至时间显示和时间存储与驱动控制电路。时间显示电路由计数、译码、显示电路组成，由于启动控制时间只需精确到分钟，所以时间显示可用四位分别表示小时、分钟。时间存储与驱动控制电路由计数寻址、时间存储及驱动控制电路组成，课题要求系统具有对任意分钟时间的设置功能，即将需要启动控制的时间通过I/O通道写入存储器，当显示器上显示的时间与存储器中设定的启动时间相同时，I/O通道输出控制信号驱动受控对象工作，因此需要用RAM对启动时间进行存储，还应有一个二进制计数器实现对RAM的寻址功能，这样每来一个分脉冲，计数器改变一下RAM的地址，RAM中相应地址存储的信息经I/O口送到驱动电路。 2.时基电路 时基电路可采用现有的时钟信号发生源替代 3.时间显示电路 对时基电路送来的“分钟”脉冲进行计数，就可实现时间显示，计数译码电路可选用教材介绍的常用电路，为简化电路及扩展知识面，这里采用十进计数、七段译码一体的集成电路CD4026，该电路的七个输出端直接与数码管的七个显示段相连，在计数脉冲Cp的作用下，每一位进行十进计数显示。 “分钟”显示电路原理接线如图3.11.3所示 图3.11.3“分钟”显示电路原理 但由于实验软件中元件的限制，在此处我们采用集成译码管来代替，如下图所示： 4.时间存储与驱动控制电路 24小时共有1440分钟，每分钟的信息都应存入RAM中，若RAM输出控制8路电器，则需占用8个通道（8个I/O口），RAM的容量需1440×8位，我们采用一片容量为2048×8位的RAM6116扩展来实现，而计数器采用12位二进制串行计数器/分频器CD4040接成1440进制，当计数器计满1440（即24小时）时经与门给出一个高电平信号同时送到时间计数器和寻址计数器清口。 时间存储及寻址电路原理如图3.11.4所示。 图3.11.4 时间存储及寻址电路 在分钟脉冲作用下，时间计数器和寻址计数器同时计数。当CD4040计数到1440时与门输出高电平同时送到两种计数器清0。当闭合时向RAM写入数据，写入1或0由和的状态决定，当接VCC而接地时从RAM读出数据，该数据与S2（S3）状态无关。驱动控制电路如图3.11.5所示。 图3.11.5 驱动控制电路之一（单稳型控制电路） 图中RAM相应的I/O口并联输出，虚线框内是由定时器555组成的单稳电路，输出脉宽tw=1.1R5C3,图中R4为上拉电阻，C2为微分电容，D1为限幅二极管，T做为功率开关，给继电器J提供所需的电压电流。虚线框的电路也可采用集成单稳触发器CD4528来实现。 当时钟未走到预置启动控制时间时，RAM输出低电平，非门输出高电平， 555处于稳态（低电平），T截止，J释放，用电器不工作。当时钟走到预置时间时，RAM输出高电平，非门输出的低电平使单稳电路输出高电平脉冲，T饱和，J吸合，它可以控制用电器（例如电铃）短时间工作。若控制时间较长（如几十分钟至几小时），可把单稳型控制电路改为开关型控制电路，即把图3.11.5中虚线框内的单稳电路改用D触发器接成计数状态，如图3.11.6所示。 多用时间控制器完成后的电路如下图所示： 四、设计中需要考虑解决的几个问题 1.开机复位及与其他复位信号的关系。 2.时间计数器和寻址计数器的同步。 3.快速、中速、慢速校时的解决。 六、调试要点